NUCEAR ELECTRONICS LAB chuong i PHẦN I: NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN NĂNG

Giới thiệu ..3 PHẦN I: NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN NĂNG Thí nghiệm 1.1: Mạch chỉnh lưu với tụ lọc.....................................................5 Thí nghiệm 1.2: Nguồn cấp điện năng đã chỉnh lưu sử dụng một khuếch đai thuật toán ..9 Thí nghiệm 1.3: Nguồn cung cấp bổ sung ± 15V100mA 12 Thí nghiệm 1.4: Nguồn cung cấp ổn định có sử dụng bộ ổn áp 14 Thí nghiệm 1.5: Nguồn cao áp 18 Thí nghiệm 1.6: Bộ biến đổi DCDC 20 Thí nghiệm 1.7: Nguồn dòng không đổi 24 Thí nghiệm 1.8: Các yêu cầu của hệ thống kết nối dây dẫn 27 Thí nghiệm 1.9: Bộ ổn áp hoạt động theo nguyên tắc xung 29

Như lời chào,

Một trong các mục tiêu phấn đấu của Trung tâm Đào tạo hạt nhân thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam là cung cấp (miễn phí) càng nhiều tài liệu, giáo trình và sách tham khảo cho các bạn sinh viên, học viên càng tốt Chúng tôi sẽ cố gắng tổ chức biên dịch, soạn thảo nhằm trợ giúp sinh viên, học viên ngành khoa học và công nghệ hạt nhân Với quyển Điện tử hạt nhân này, chúng tôi sẽ giới thiệu lần lượt từng chương đã chuẩn bị xong – cũng là do công việc có rất nhiều nên không thể làm ngay một lúc để phục vụ độc giả Và về điện tử hạt nhân, sẽ không chỉ có quyển sách này được đưa lên WEB- Site của Trung tâm Đào tạo hạt nhân

Hy vọng sẽ nhận được nhiều ý kiến phản hồi của các bạn có quan tâm

Ban Giám đốc Trung tâm Đào tạo hạt nhân

LỜI NÓI ĐẦU

Cuốn sách kỹ thuật hướng dẫn sử dụng phòng thí nghiệm điện tử hạt nhân thứ hai – Nuclear Electronics Laboratory Manual là một sản phẩm đúc kết của một số chuyên gia - những người đã từng cộng tác với IAEA trong nhiều năm về lĩnh vực điện tử Sách dựa trên kinh nghiệm của 23 khoá hướng dẫn

về điện tử hạt nhân Trong lĩnh vực này, sự đóng góp của một số nhà khoa học khác cùng những người tham dự khoá học đều được nói đến trong bản thảo hoàn chỉnh Cuốn hướng dẫn đầu tiên xuất bản năm 1984 và được sử dụng trong một số khoá đào tạo trên các vùng liên khu và cấp quốc gia Những hạn chế của cuốn xuất bản lần đầu đã được bổ sung, chỉnh sửa trong cuốn xuất bản hiện nay, trong đó, nhiều thí nghiệm mới đã được đưa vào, nội dung chính là đề cập đến mức độ tiến bộ kĩ thuật

Cuốn sách này không đề cập đến các thí nghiệm mang tính chất cơ bản, chẳng hạn như các đặc trưng của các linh kiện điện tử tích cực khác nhau,

mà bắt đầu bằng việc giới thiệu các khối điện tử nhỏ, dùng một hoặc nhiều các linh kiện tích cực Hầu hết các bài thực tập đều đòi hỏi khắt khe là hướng dẫn sinh viên trong thiết kế và xây dựng mạch hoàn hảo, như là các mạch sử dụng trong các thiết bị hạt nhân thương mại Điều mong đợi: một sinh viên

có thể hoàn thành được tất cả các thí nghiệm trong sách hướng dẫn phải được đứng trong vị trí thiết kế các thiết bị điện tử hạt nhân và cũng cần phải hiểu các chức năng của các thiết bị để sửa chữa và bảo trì

Trong tương lai, nhiệm vụ của các kĩ sư điện tử hạt nhân là thiết kế và xây dựng các giao diện kết nối giữa thí nghiệm hạt nhân với máy tính ngày càng nhiều Cuốn hướng dẫn đầu tiên đã phác thảo những phát triển này thông qua việc giới thiệu một số thí nghiệm mà chúng chứng minh các nguyên lý và công nghệ của giao diện Tuy nhiên, chủ đề về giao diện trình bày trong sách thì quá rộng và phức tạp, lại được trình bày theo cách thức không đáp ứng sự phát triển lâu dài Do đó, đề tài giao diện không được đề cập trong

cuốn hướng dẫn thứ hai Thay vì đó, IAEA sẽ xuất bản một hướng dẫn cụ thể

để giải quyết bài toán giao diện trong các thí nghiệm hạt nhân

Có hai xuất bản IAEA TECDOC khác được xem là liên quan tới sách hướng dẫn hiện nay là: TECDOC-363: thu thập các chủ đề trong điện tử hạt nhân,

và TECDOC-426: Xử lý sự cố trong các thiết bị hạt nhân Đồng thời, ba cuốn này bao gồm một hình ảnh rộng về các mạch điện tử, các thiết bị và hình vẽ, và có thể được áp dụng để đào tạo trong lãnh vực điện tử và thiết bị

đo đạc hạt nhân

LỜI CẢM ƠN

Cơ quan năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA có những khoá đạo tạo hướng dẫn về điện tử hạt nhân từ năm 1966 Trong 15 năm gần đây, khoá đạo tạo trở thành khoá học thường niên theo mức tăng dần Trong suốt những năm này, các cơ quan nghiên cứu trên nhiều nước và một số nhà khoa học đã đóng góp cho sự phát triển phương pháp luận như được đề cập trong cuốn sách hướng dẫn hiện nay Một số vấn đề có thể được đề cập dưới đây

Chính phủ nước cộng hoà Đức đã khuyến khích IAEA cố gắng trong lĩnh vực này bằng cách đầu tư một dự án có tên: “Phát triển, hỗ trợ việc tổ chức các khóa đào tạo về sử dụng các thiết bị đo đạc hạt nhân” trong giai đoạn 1985-

1990

Trên cơ sở chia nhỏ các chương trình đào tạo, từ năm 1988 đến năm 1990, tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonna đã tổ chức ba khoá đào tạo Tháng 7

năm 1989, một hội thảo được tổ chức tại Argonna đã đưa ra cuốn hướng dẫn hoàn chỉnh: cuốn hướng dẫn sử dụng phòng thí nghiệm Điện tử Hạt nhân- NELM và được chính phủ Mĩ phát hành rộng rãi toàn liên bang

Một số kỹ sư và các nhà khoa học từ nhiều bang thành viên của IAEA đã từng đóng góp vào biên soạn phiên bản đầu tiên - xuất bản năm 1984 Trong đó: F.Manfredi (Italy); D Camin (Argentina); J.Lauwers (Belgium) và H.Kaufmann (IAEA) xứng đáng được nhận lời cảm ơn đặc biệt

Hiện nay, các nhà chuyên gia đã xem xét, chỉnh sửa và đưa ra được cuốn biên soạn tương đối cơ bản này

Các thí nghiệm về cung cấp điện năng đã được A.Burr (USA) phát triển và kiểm tra, ông là người đã cùng với một số nhà khoa học khác đóng góp một phần cuốn biên soạn này

Phần kỹ thuật trong biên soạn được thiết kế bởi J.Lopes (Portugal)- người đã cải tiến các thí nghiệm trước đó và phát triển một số bài tập mới Sự đóng góp của ông cũng được thấy trong chương các thiết bị phân tích đa kênh J.Pahor (Yoguslavia) đã đóng góp nhiều chương của cuốn hướng dẫn Khả năng truyền thụ của ông được phản ảnh trong nhiều thí nghiệm Nói một cách

cụ thể, tài năng của ông thể hiện rõ trong chương các thiết bị điện tử tương tự

và các máy phân tích đa kênh

F.Clikeman (USA) góp phần trong việc chuẩn bị các thí nghiệm về các máy ghi nhận bức xạ- các thiết bị lần đầu tiên xuất hiện trong cuốn hướng dẫn này J.Dolnicar (IAEA) đã từng chuẩn bị một số thí nghiệm với các chủ đề khác nhau và đã từng cộng tác, tham gia các hoạt động trong Vienna và Hoa Kỳ - nơi xuất bản ra cuốn biên soạn hiện nay

GIỚI THIỆU

Cuốn hướng dẫn phòng thí nghiệm điện tử hạt nhân dự định cung cấp các định hướng đào tào trong lĩnh vực điện tử hạt nhân Nó đưa ra thông tin về nguyên tắc hoạt động của mạch điện tử cùng với công nghệ điện tử hiện đại, với mục đích là đào tạo cho những sinh viên có nền tảng điện tử cơ bản Các bài thực tập trong cuốn biên soạn được phân chia thành nhiều loại:

I Mỗi mục trong sách với một số thực nghiệm cơ bản và giải thích cách thức xây dựng các mạch điện tử hạt nhân Để hiểu biết đầy đủ việc xây dựng các khối cơ bản này, các kỹ sư cần xem xét kỹ lưỡng các thiết bị điện tử

và thiết bị đo đạc hạt nhân Một thí nghiệm được hoàn thành thì cần khoảng 3 giờ trong phòng thí nghiệm

II Các thí nghiệm càng phức tạp hơn theo mỗi phần trong cuốn hướng dẫn cho đến khi đặt tới mức chuyên nghiệp cao theo cách hướng dẫn các thí nghiệm, và các thí nghiệm đòi hỏi có các buổi thảo luận để hoàn thành thí nghiệm Các thiết bị tiên tiến chẳng hạn như máy phân tích logic cũng được giới thiệu

III Các dự án tiêu biểu trong phần cuối của biên soạn được thiết kế để chỉ cho sinh viên biết cách thiết kế và xây dựng các thiết bị điện tử hoàn hảo như thế nào theo từng ứng dụng Các chủ đề thí nghiệm này từng được các sinh viên quan tâm và đã tham gia khoá đào tạo của IAEA về điện tử hạt nhân trong suốt giai đoạn 1986-1989 Trên thực tế, các bài tập này vượt quá phạm vi của khoá học điện tử thông thường, và sản phẩm là một thiết bị có thể ứng dụng trong thí nghiệm hạt nhân thực tế

Các thí nghiệm và dự án trong biên soạn đã từng được thiết kế cho khoá đào tạo điện tử hạt nhân của IAEA, khoá học này được chỉ đạo ở cấp tiến bộ hơn

và học suốt trong 12 tuần Trong khoá học này, khoảng 65% thời gian là làm việc trong phòng thí nghiệm riêng biệt Một điều hiển nhiên rằng đối với những khoá học ngắn thì mức độ học sẽ thấp hơn, các bài tập phù hợp phải được thực hiện, và các thí nghiệm phức tạp sẽ phải loại bỏ

Mỗi một thí nghiệm được giới thiệu bằng việc giảng giải hoạt động của mạch bằng các nguyên tắc vật lý Bằng cách này, cuốn hướng dẫn này có thể đáp ứng thời gian tương tự như sách giáo khoa giới thiệu về điện tử học hạt nhân Tuy nhiên, chú ý rằng thư mục IAEA khác (TECDOC 363: các chủ đề trong điện tử học hạt nhân) cung cấp nền tảng lý thuyết về các chủ đề dùng trong bản hướng dẫn hiện nay

Để tránh những kí tự không tiện lợi cho điện trở và tụ điện, kí hiệu đơn giản hoá được sử dụng Các điện trở được mô tả: R (ohms), K (kiloohms), M (megaohms): 10 R có nghĩa là 10 ohms, 2K7 tương đương với 2.7 kiloohms, 1M5 là 1.5 megaohms Các giá trị của tụ điện là: pF (picofarad), nF (nanofarad), và uF (hoặc µF)

Một mong đợi là các sinh viên ngành điện tử hạt nhân sẽ học thiết kế và sản xuất bảng mạch in như thế nào Tuy nhiên, sẽ bị quá thời gian thực hiện nếu mọi sinh viên chuẩn bị mọi mạch in theo hướng dẫn này Do đó, một bộ các bảng cắm đã được chuẩn bị cho các thí nghiệm

PHẦN 1

CÁC NGUỒN NUÔI

Các nguồn nuôi - Lời giới thiệu

Hầu hết các phòng thí nghiệm đều được cung cấp mức điện năng dạng 110 hoặc 220V AC Nhưng các thiết bị không thể sử dụng trực tiếp các nguồn này, vì vậy cần phải có các thiết bị biến đổi các dòng này thành dòng một chiều thích hợp

Các nguồn cấp điện là các mạch đơn giản, dễ hiểu và chúng rất quan trọng Trong các thiết bị, nguyên nhân gây hỏng thiết bị chủ yếu là do nguồn cấp

Vì thế, những hiểu biết tốt về các nguồn cấp điện năng sẽ mang lại lợi ích về thời gian và tiền bạc nhiều hơn việc hiểu biết về bất kỳ các phần khác trong các thiết bị điện tử

Chương này giới thiệu về một trong các loại mạch chỉnh lưu và các máy chỉnh lưu tuyến tính thông thường cần thiết để quy định việc cấp dòng cao, thế thấp ổn địnhđể đáp ứng cho các thiết bị điện tử hiện đại Các nguồn cung cấp này có xu hướng ngày càng gọn nhẹ, phục vụ hiệu quả hơn nhưng cũng phức tạp hơn nhiều, tần số đóng ngắt các bộ ổn áp ngày càng tăng Vì thế, một số thí nghiệm quyết định sử dụng các bộ chuyển đổi DC sang DC và các mạch đóng ngắt khác

Các phòng thí nghiệm tại các vùng có lưới điện bất ổn định thường gặp phải vấn đề về nguồn điện cấp Bài viết về các khái niệm thiết bị điện năng cơ bản

có thể rất hữu ích trong việc kết nối và duy trì các đường điện của phòng thí nghiệm và địa phương Ở đây, mỗi thí nghiệm bao gồm các bộ ổn áp tuyến tính và các nguồn cấp liên tục cần thiết

THÍ NGHIỆM 1.1

MẠCH CHỈNH LƯU VỚI TỤ LỌC

Các đại lượng đặc trưng cho nguồn cấp điện đề cập dưới đây:

Khả năng cấp dòng của nguồn cấp là dòng lớn nhất mà nguồn cấp sẽ tạo ra nhưng không làm quá tải một số thành phần bên trong Tất nhiên, điều này hoàn toàn đúng với bất kỳ giá trị dòng thấp hơn

Độ mấp mô là đại lượng chỉ rõ thành phần AC tại lối ra sau khi đã loại trừ nhiễu Nó thường được đo bằng điện áp biên độ dao động (điện áp toàn phần)

Độ ổn áp là một lượng mà nó chỉ rõ mức độ của điện áp ra phụ thuộc dòng của nguồn cấp điện năng Độ ổn áp tính theo đơn vị phần trăm (%) và được tính theo công thức dưới đây:

Regulation (%) = (V(no-load) – V(full-load))/V(no-load)*100 Điện trở lối ra là đại lượng liên quan chặt chẽ với sự điều chỉnh Nó là điện trở tương đương mà khi đặt trong một chuỗi gồm một nguồn pin với một điện

áp bằng với V(no-load) thì nó sẽ tạo ra một điện áp ngược với đường cong dòng điện lối ra của nguồn cung cấp điện năng thực Nó có thể được tính từ đường cong đó

III Thí nghiệm

Bạn được cung cấp một máy biến thế, một vài bộ chỉnh lưu, và các tụ điện

A Xây dựng một mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ - Hình 1.1.1

Mạch này ít được sử dụng trong các nguồn cung cấp điện năng, nhưng nó được dùng trong máy ghi nhận tín hiệu và các nguồn điện năng công suất thấp Xác định VT và vị trí DC nối với dao động kí trên lối ra và vẽ lại cẩn thận dạng sóng lối ra

Hình 1.1.1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kì

Nếu có thời gian, tính tỷ số của VT đọc trên đông hồ vôn kế trên biên độ đỉnh đọc ở dao động kí Xem xét tín hiệu trên dao động kí: xem có đối xứng không? Thời gian có tín hiệu và thưoì gian không có tín hiệu có bằng nhau không?Tần số tín hiệu của bạn là bao nhiêu?

B Hình 1.1.2 và 1.1.3 là hai mạch chỉnh lưu toàn chu kì sóng

Lắp ráp một trong hai cấu hình

Xác định VT và vị trí lối ra của DC nối với dao động kí và vẽ tín hiệu lối ra thể hiện trên dao động kí Tìm hiểu cẩn thận tín hiệu trên dao động kí: vị trí đỉnh cũng như độ rộng đỉnh? thời gian chết giữa hai đỉnh liên tiếp? tần số sóng? (không phải là 50 hay 60 Hz)

C Mắc thêm một tụ lọc vào trong mạch của bạn Mạch giống như hình 1.1.4 và 1.1.5

Tìm một vài đại lượng đặc trưng cho nguồn cấp điện năng của bạn

Cách đơn giản nhất để thu thập thông tin nguồn cung cấp là vẽ đồ thị điện áp lối ra và độ mấp mô theo dòng của nguồn cung cấp Điều này được thể hiện bằng việc thay đổi của RL được chỉ ra trong các hình khi lấy số liệu Đại lượng đầu tiên cần tìm là RL Giảm IL đến cực tiểu (coi bằng 0) thì RL phải cực lớn (tiến tới vô cùng) Để tìm giá trị nhỏ nhất của RL (đây là một phần công việc), từ các phép xác định trước của bạn, chú ý rằng lối ra điện áp lớn nhất sẽ nhỏ hơn 25V (máy biến áp có điện áp xoay chiều là 18V) Dòng điện lớn nhất bạn nên đặt là 0.6A (Chú ý rằng máy biến đổi công suất có tỉ số công suất là 10VA) Tính giá trị và tỉ số công suất của điện trở nhỏ nhất bạn

có thể sử dụng (30 ohm và 10w) Thay đổi điện trở và đọc dòng điện, điện áp

DC qua trở, và độ mấp mô qua trở (dùng một DC nối với dao động kí).Vẽ đồ thị hai kết quả đo được (bên trái trục y là điện áp và bên phải là độ mấp mô, dòng được vẽ trên trục x) Đồ thị này thể hiện tất cả những gì bạn muốn biết

về nguồn cung cấp điện năng

Sự hiệu chỉnh nguồn cung cấp điện năng của bạn là như thế nào? Điện trở lối

ra của nguồn cung cấp là gì? Chú ý rằng điện trở động có thể được xác định

là ΔV/ΔI

D Kiểm tra một số lý thuyết liên quan

Điện áp lối ra lớn nhất của nguồn được cho bởi công thức:

VDC = 1.41 VT – 0.8 n

Ở đây: VDC là điện áp không chịu tải VT là điện áp xoay chiều của máy biến thế, n bằng 1 đối với cấu hình chỉnh lưu trung tâm toàn chu kỳ và bằng 2 trong mạch chỉnh lưu cầu

Mối liên hệ về độ nhấp nhô (ripple) là:

Vripple (peak to peak) = K IL (mA)/ C (µF)

K = 10 ms khi tần số là 50Hz và là 8.3 khi tần số là 60Hz Đường cong độ nhấp nhô giảm như thế nào để đạt tới một đường thẳng và làm như thế nào để đường dốc tiến tới các giá trị đưa ra ở trên

E Lựa chọn một giá trị dòng lối ra phù hợp khoảng 200mA, thay đổi

kích cỡ của tụ lọc để lấy một tụ nhỏ hơn (1µF) và một giá trị lớn hơn (10,000µF) Phác thảo các vết quan sát được trên dao động kí và chú thích mục quan sát

Hình 1.1.2: Bộ chỉnh lưu cầu toàn chu

kỳ

Hình 1.1.3: Bộ chỉnh lưu trung tâm toàn chu kỳ

Hình 1.1.4: Mạch chỉnh lưu cầu toàn chu kỳ và bộ lọc

Hình 1.1.5: Mạch chỉnh lưu trung tâm toàn chu kỳ và bộ lọc

THÍ NGHIỆM 1.2

NGUỒN CẤP ĐIỆN NĂNG ĐÃ CHỈNH LƯU SỬ DỤNG MỘT

KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

I Mục đích

Thí nghiệm này minh hoạ cho hoạt động của một số mạch thông thường đã

sử dụng mạch chỉnh lưu nguồn cung cấp điện năng

II Tổng quan

Mạch chỉnh lưu này (Hình 1.2.1) bao gồm một mạch điện áp ổn định và một mạch giới hạn dòng ngược tinh vi hơn Thành phần giới hạn dòng bao gồm Q2, Rs, R3, R4 và R5 Các thành phần khác được liên kết với mạch điện áp

ổn định

Các thành phần D1, R1 và C1 tạo ra một nguồn điện áp để cấp nguồn cho khuếch đại thuật toán và nguồn điện áp chuẩn Đó là do đặc trưng của của bộ khuếch đại thuật toán không bị phụ thuộc vào điện áp cung cấp của nó, một yêu cầu duy nhất là điện áp này phải cao hơn điện áp chỉnh lưu Điện áp chuẩn được cung cấp bởi R2 và Z1 Bởi vì Z1 là một điot Zener nên nó không cần nguồn điện áp chỉnh lưu thật ổn định Chú ý rằng, chất lượng của mạch ổn áp hoàn toàn phụ thuộc vào chất lượng của Z1 Chuỗi điện trở: R7, R8 và R9 cho phép bộ khuếch đại thuật toán thay đổi điện áp ổn áp Chuỗi điện trở này có thể mang các giá trị khác nhau Tỉ số các điện trở này xác định khoảng điện áp lối ra và điện áp ra để thay đổi chậm khi điều chỉnh R7 Tranzito nhanh được điều khiển bằng bộ khuếch đại thuật toán, chẳng hạn như cách giữ điện áp lấy ra từ chuỗi điện trở này bằng chính điện áp chuẩn Hoạt động của bộ khuếch đại thuật toán với tranzitor nhanh có thể hiểu một cách dễ dàng Với những điều kiện tải thông thường, Q2 (là thành phần chính của bộ tạo ngưỡng cắt và mạch giới hạn dòng (current limiting circuit)) sẽ không làm việc Bộ khuếch đại thuật toán so sánh điện áp chuẩn trên Z1 với điện áp trên chuỗi điện trở để tác động tới lối ra mạch ổn áp Nếu điện áp ra giảm đi, điện áp lối ra của khuếch đại tăng lên và kéo theo điện áp bazơ Q1 tăng lên, Q1 tăng độ dẫn làm điện áp ra của bộ ổn áp tăng lên

Mạch giới hạn dòng loại phản hồi làm việc như sau: dưới các điều kiện dòng thấp, điện áp trên Rs nhỏ hơn điện áp qua R3 và R4 R3 và R4 là các điện trở tạo ra hiệu thế dịch (thế bias) tại điểm nối Q2 Với lí do đó, Q2 bị cắt

Hình 1.2.1: Bộ hiểu chỉnh nguồn cấp có sử dụng một khuếch đại thuật toán

Đo:

V0 =

VR = phụ thuộc vào đặc trưng của Z1

V(-) =

VA = nên được lấy bằng giá trị tối đa của Vdc

VB = V0 + 0.6V (tại điểm không có trở)

B Giảm C cho đến khi độ mấp mô quan sát được tại lối vào Vdc Đo độ mấp

D Thay đổi trở sao cho dòng từ IL = 0 đến khi trở đạt giá trị cực đại, quan sát

sự biến đổi điện áp ra ΔV0 Tính độ hiệu chỉnh chống lại thay đổi này

E Điều chỉnh R4 để có điện áp VF =1V Tăng dần dòng trở điều khiển điện

áp ra tới điểm mà V0 bắt đầu giảm Tại điểm đó chúng ta đo:

VRS =

VBEQ2 =

k.V0 ≈ VF =

Ghi lại IM và kiểm tra phương trình (1.2.1)

F Lối ra đoản mạch; đo ISC Kiểm tra phương trình (1.2.2)

G Vẽ đặc trưng V-I của bộ chỉnh lưu Vẽ sự tăng dần của dòng từ nguồn cung cấp bằng cách giảm giá trị điện trở từ giá trị cao xuống giá trị thấp, vẽ I trên trục x, V0 trên trục y Xác định tổng trở lối ra, R0, từ đồ thị đó Vẽ R0

trên dòng

Bộ ổn áp 3 lối ra là một mạch kết hợp bao gồm tất cả các mạch cần thiết trong một khối đơn giản, nó để cung cấp một điện áp ổn định từ nguồn cung cấp chưa chỉnh lưu Trong thí nghiệm này, hai trong các bộ ổn áp sẽ được sử dụng để xây dựng một nguồn chỉnh lưu điện áp kép, hai bộ ổn áp cùng loại này thường được sử dụng để cấp nguồn cho các khuếch đại thuật toán Các khuếch đại thuật toán rất cần các nguồn cung cấp điện năng lưỡng cực, vì lý

do này, cả hai điện áp âm và dương đều được ổn áp Các nguồn đơn giản đã

mô tả ở đây sẽ được sử dụng như việc xây dựng khối cho một số ứng dụng cần điện áp ±15V/100 mA, đặc biệt khi các khuếch đại thuật toán được sử dụng

Hình: 1.3.1: Các mạch chỉnh lưu trung tâm toàn chu kỳ

Hình: 1.3.2: Các mạch chỉnh lưu cầu toàn chu kỳ

Mạch có thể được lắp ráp theo hai kiểu ở hình 1.3.1 và 1.3.2 Mạch thứ nhất dùng 4 diot chỉnh lưu và 2 bộ ổn áp 3 lối ra bổ sung, một IC 78L15 cho điện

áp dương và một 79L15 cho điện áp âm Mạch thứ hai chỉ dùng một loại ổn

áp là 78L15 với việc sử dụng hai chỉnh lưu cầu (hoặc 8 diot)

Trong trường hợp khác, quan hệ cơ bản giữa AC và DC (điện áp xoay chiều

và điện áp một chiều), sự loại bỏ nhấp nhô và khả năng điều chỉnh nguồn sẽ được kiểm tra

III Thí nghiệm

Làm thí nghiệm một trong hai phiên bản trên Đo các đại lượng dưới đây, bạn phải tính toán giá trị điện trở để đưa ra 100mA Phải chắc chắn rằng, điện trở

đã sử dụng đúng công suất

A Đo các thông số sau khi không có trở và khi có trở

IL

IL = 100mA

Thảo luận và nhận xét kết quả trên

B Tính độ hiệu chỉnh chống lại độ biến thiên trở (lấy các giá trị từ phần A)

So sánh với các giá trị đưa ra trong mục dữ liệu

(%) độ hiệu chỉnh = 100 * (Vfull-load – V(no-load))/V(no-load)

C Tínhhệ số loại bỏ độ mấp mô độ nhấp nhô trên tổng trở

Tỉ số này luôn có trong mục dữ liệu với đơn vị là dB So sánh hệ số loại bỏ

độ mấp mô đo được với giá trị trong mục dữ liệu Chú ý rằng:

hệ số loại bỏ độ mấp mô (dB) = 20 log (VrA/VrB)

D Đoản mạch lối ra; đo dòng đoản mạch Isc Không nên cố gắng đo đạc trên một số nguồn cung cấp khi nguồn không kết hợp với sự bảo vệ đoản mạch

THÍ NGHIỆM 1.4

NGUỒN CUNG CẤP ỔN ĐỊNH CÓ SỬ DỤNG BỘ ỔN ÁP

I Mục đích

Thí nghiệm này chứng tỏ việc sử dụng khối ổn áp trong mạch chuẩn, bộ

khuếch đại sai số và giới hạn dòng đều có trong khối tương tự

II Tổng quan

LM 723 là một bộ ổn áp đa năng được sử dụng trong thí nghiệm này để tạo

ra một nguồn cấp 5V/1A trên bảng Eurocard

Vì linh kiện LM 723 chỉ cấp dòng 150mA nên một tranzitor ngoài được sử dụng để tăng khả năng cấp dòng

Để tìm hiểu chi tiết hoạt động của bộ ổn áp, chúng ta hãy phân tích các tài liệu kĩ thuật của nó Như hình 1.4.2, thí nghiệm này sử dụng nguồn cung cấp thế thấp (bao gồm điện áp của D1, C2, D2, C3, R1 và R3) để cung cấp năng lượng cho LM 723 Các điện trở R4, P2 và R3 đặt giá trị cao nhất và dòng trong mạch ngắn do chúng tạo ra, cùng với tranzito giới hạn dòng trong, một mạch giới hạn dòng dịch chuyển ngược Các điện trở R6, P1 và R7 đặt điện

Chú ý rằng các đường dây riêng biệt được dùng để cấp điện áp ra Kĩ thuật này được dùng trong các trường hợp mà tại đó tải ở xa nguồn và điện áp bị giảm trên dây được bù lại Hình 1.4.1 và 1.4.2 chứng minh trường hợp này Trong hình 1.4.1, chúng tôi xét trường hợp có tín hiệu tại lối ra Điện áp giảm nhưng không được bù lại, thế tại điện trở thấp hơn

Hình 1.4.2 chỉ ra mạch trong trường hợp khi phép đo được thực hiện tại vị trí của tải mặc dù không có dòng trong cáp vì thế tổng điện áp tại đó không tăng

Sự giảm dòng trong cáp tạo điện áp ở các điểm ra cuối là 5.2V

Hình 1.4.2: Cảm biến từ xa tại các chân trở

Xác định điện áp tại C3 và D3 Và phải chắc chắn các giá trị của chúng đều phù hợp

B Gắn giá đỡ của các thành phần Tại các lối ra, nối các dây tín hiệu với các jumper

Sử dụng máy biến thế tự động để tăng từng nấc điện áp với giá trị nhỏ Điều chỉnh P1 để đạt +5V tại các chân lối ra

Đo các thông số dưới đây

• độ ổn áp dòng

• độ ổn áp tải

• độ hiệu chỉnh mấp mô

Làm theo những hướng dẫn trong thí nghiệm 1.3

C Điều chỉnh tổng trở để mạch có dòng là 1A Điều chỉnh P2 để bắt đầu hoạt động mạch giới hạn dòng

Đoản mạch lối ra và đo dòng đoản mạch Isc

Lắp đặt mạch bảo vệ cho mỗi bảng mạch riêng biệt để bảo vệ mạch khi tăng điện áp đột ngột (Hình 1.4.5) Điện áp ra nên đặt ở các giá trị ngưỡng (điều chỉnh) của điện áp khởi phát mạch và điện áp đoản mạch lối ra, do đó điều khiển nguồn cấp tới giới hạn dòng hoặc ngắt nguồn trong trường hợp dòng qua tranzito bị đoản mạch Trong cả hai trường hợp, tảiđược bảo vệ khi điện

áp vượt qua giới hạn cho phép

Đo mức khởi phát của mạch bảo vệ bằng cách dùng máy đo điện thế P1 tăng điện áp ra

Chú thích trong bài tập thực hành 1.4

Một mạch bảo vệ vượt điện áp đơn giản được chỉ ra trong hình 1.4.5

Ưu điểm của mạch là mạch đơn giản, và các thành phần cấu thành mạch ít

Và một nhược điểm là điện áp ngắt không điều chỉnh được

Điều quan trọng là hiểu biết được điểm nối mạch bảo vệ trên và cầu chì tổng

Sơ đồ nối: Hình 1.4.6